Différentes vues du David miniature imprimé en 3D (1 mm de haut) en cuivre pur. Crédit :Giorgio Ercolano, Exaddon
Des chercheurs zurichois ont reproduit le David de Michel-Ange sous forme de miniature en métal. Leur réalisation met en évidence le potentiel d'une méthode d'impression 3D spéciale développée à l'ETH.
Le voilà, debout sur son piédestal :David de Michel-Ange. Une statue de renommée mondiale que presque tous les enfants peuvent reconnaître. Mais ce David ne mesure qu'un millimètre de haut, socle inclus, et n'est pas en marbre comme l'original de 5,17 mètres, mais de cuivre pur.
Il a été créé en utilisant l'impression 3D par Giorgio Ercolano d'Exaddon, une émanation de Cytosurge, spin-off de l'ETH, avec l'équipe dirigée par le professeur de l'ETH Tomaso Zambelli du Laboratoire de biocapteurs et de bioélectronique. Zambelli et son équipe ont développé la technique 3-D il y a quelques années. Les scientifiques peuvent l'utiliser pour créer des structures métalliques à l'échelle nanométrique et micrométrique.
L'élément central du processus est une micropipette couplée à un porte-à-faux ; cela permet de contrôler la force avec laquelle la pointe de la pipette touche le substrat. Avec cette assemblée, les chercheurs peuvent déposer électrochimiquement des métaux dissous sur un substrat électriquement conducteur avec un degré élevé de précision. Grâce à la mesure de force optique qui automatise le processus, ils peuvent construire de minuscules structures métalliques couche par couche. Exaddon a adopté cette méthode d'impression micrométallique et l'a améliorée, notamment en ce qui concerne sa vitesse.
Rendre les géométries compliquées imprimables
La grande mini statue de 1 mm et la grande originale de plus de 5 mètres. Crédit :ETH Zurich
Ercolano a maintenant imprimé ce micro-David pour mettre en évidence le potentiel de la technologie. Avant cela, les chercheurs avaient principalement créé de minuscules colonnes ou bobines. "Toutefois, le procédé nous permet d'imprimer des structures ou des géométries de tous niveaux de complexité, " dit Ercolano. La sculpture a été imprimée en une seule fois, sans supports ni gabarits, et n'a nécessité aucune cuisson ou trempe. Ercolano et ses collègues viennent de publier leurs résultats dans la revue Micromachines.
Les données de la sculpture de David sont disponibles gratuitement sur Internet. "J'aurais même pu imprimer la pièce dans laquelle se trouve la statue - les données l'incluent également!" dit Ercolano en riant. Mais il a choisi d'ajuster l'ensemble de données afin de pouvoir reproduire David sans la salle d'exposition.
Il ne peut pas être beaucoup plus petit :statue de David de 0,1 mm. Crédit :ETH Zurich
Limite de taille inférieure définie par la résolution
Ercolano a imprimé David en deux tailles :d'abord en tant que sculpture d'à peine 1 millimètre de haut, puis un dix fois plus petit. "La plus petite figure n'a que la hauteur du piédestal de la plus grande, " dit-il. Mais avec des structures aussi petites, atteindre la résolution requise devient problématique. Les micro-objets métalliques imprimés commencent généralement à 1 micromètre (µm), et pour des objets plus complexes et détaillés, les tailles vont de 100 µm à 1 mm. En terme de temps, trop, le modèle 1 mm est bien loin de celui qui est dix fois plus petit :l'appareil a mis 30 heures pour créer le "grand" David mais seulement 20 minutes pour la version plus petite.
Théoriquement, le système peut imprimer des objets jusqu'à 5 mm de taille, mais la cartouche de l'imprimante ne contient qu'un microlitre d'« encre », à peu près assez pour fabriquer le plus gros David. Mais c'est aussi assez "d'encre" pour imprimer des centaines voire des milliers d'objets minuscules, qui représente la vraie force du processus. Le principe fonctionne
Zambelli est très satisfait du résultat. « Nous sommes ravis qu'une technologie de notre laboratoire de recherche ait fait son chemin vers une application pratique, " dit le professeur de l'ETH, poursuivant :« Un groupe indépendant a pu adopter notre technologie d'impression 3D et même l'améliorer, ce qui montre qu'elle fonctionne vraiment.
Le procédé d'impression intéresse avant tout l'industrie électronique. Avec cette méthode, les fabricants pourraient connecter des puces informatiques entre elles ou réparer avec précision les systèmes microélectroniques. Bien que d'autres métaux puissent être imprimés, comme le platine, or, nickel ou argent, le cuivre est le plus demandé. « Neuf demandes sur dix portent sur le cuivre, " dit Ercolano.
